基于51单片机的智能台灯设计

以手动按下调节亮度按键来调节灯光亮度。该系统还能够提 计思路：（１）系统具有手动和自动两种工作方式；（２）主控芯 醒使用者坐姿错误 ，改正坐姿 ，使用方便、简单、可靠性好 ， 片与外围传感器之 间的通信 内容简单 ，只需简单的识别高低 成 本 较 低 。
２．系统设计 目标与硬件结构框图
本设 计是 以 ＳＴＣ８９Ｃ５１单片 机为控 制核 心的集 多种 功 能于一体 的智能 ＬＥＤ台灯。该 台灯具有 自动和手 动两种 工 作 方式 ；硬件设 计部分由单片机控制模块、按键模块、ＬＥＤ 照 明模块 、光敏 模块、 模数 转换 模块、红 外测 距模 块、热 释 电红外 感应模 块、坐 姿矫 ｒＦＮ 警模块 等多 个部 分组成。 单片机主控制芯片选 ＳＴＣ８９Ｃ５１；热释 电红外感应模块采用 ＨＣ—ＳＲ５０１，对被检测对 象有较高 的灵敏度 ，能够快 速响应， 稳定 性好 ，使 用寿命长，有数字输出接 口与主控芯片连接 ； 图 ２系统总体工作流程图
基于 ５ ｌ单片机 的智 能 台灯 设计
作者／魏炽旭、林泉康 ，三明学院机 电工程学院
文章摘要 ：目前市面上的台灯多以普通 白炽灯、节能灯作 为光源 ，采 用的是手动调节亮度，存在耗 电量大 ，损害视力等 问题。本文提 出一 种 以５ｌ单片机为主控芯片 ，以感应 人体红 外信号的热释电红外传感器为基础的智能 台灯设计。 当有人且Ｉ不境亮度较低 时，台灯 自动开 灯， 且 台灯亮度随着环境光强变化而变化 ；在学 习中，当使用 者的身体太靠近桌面时，台灯警报 ；在无人时 ，台灯 自动熄灭。本 设计一 方面可 以做 到节约 能源，有利于环保 ，另一方面可以纠正 使用者的坐姿 ，预防脊椎变形 和眼睛近视。 关键词 ：智能化技术 ；智能台灯；单片机
两种 模 式 分 别 检 测 。
醒改正坐姿。在使用者离开相应 的时 间则 自动关灯 ，起 到了
在 系 统ຫໍສະໝຸດ Baidu软 件 设 计 初 始 ，对 系 统 上 电 后 的 初 始 工 作 模 式 设 节 约 能 源 的 作 用 。 手 动 模 式 是 台灯 灯 光 的 亮 度 不 随 外 界 环 境
台灯 ，具有 自动和手动两种工作模式。在 自动模式下 ，台灯
本设 计在对 系统功 能要求 以及硬性条件进行考虑外 ，还
通 过 检 测 环 境 的 光 强 以及 是 否 检 测 到 人 来 自动 开 启 台灯 。 手 要考虑控制 中心与外部各个模块 的通信 以及各模块之间能够
动模式是 台灯灯光 的亮度不随外界环境光强变化而变化 ，可 互 不 受干 扰 ， 且有 序 工 作 是 软件 设计 的 关 键 【 】。 所 以软 件 设
寿命长等优点 ｆ ］。并 具有一定 的智 能化，可实现黑暗环境时
自动开灯。第三代台灯 ，则具有更高的智能化、人工化，是
一 种采 用 ＋５Ｖ的直流 电源供 电的人 体智 能台灯。这 一代 智
能台灯更加省电 ，更加环保，并且能够通过坐姿报警系统提
醒使 用者坐姿错误 ，改正坐姿 ，以达到预防脊椎 变形和眼睛
在测试 自动模式 时，为了使 测试 现象更为明显，选定的 按一下任 意按键 就可以停止报警。采用的热释 电人体感应器
灯有着 许多不足之 处，一是 台灯使用 电压 为 ２２０Ｖ，在使 用 及手动模 式下 的 ＬＥＤ亮 度是通过按 键来调 节的，光敏及模
中存在不安全因素 ；二是 由于 日光灯管的频闪效应 ，这给长 数转化模 块是 由光敏 电阻对 光强进行检 测 ，通过 ＡＤＣ０８０９
期使用 日关灯管的人的眼晴带来一定的伤害 三是耗 电量大、 进行 信号 采集 并转 化， 自动模式 下的 ＬＥＤ亮 度采用 ＰＷＭ
１．课题研究背景和意义
红外测距传 感器采 用的是 Ｅｌ８一Ｄ５０Ｎ Ｋ，它 的发 射与接收是
台灯的发展总体可分为三代 【 １。第一代 常以 日光灯管、 一 体的 ，可以根据实际要求调节检测的距离 ［３］。
白炽灯泡 为光源，供 电方式一般 采用 ２２０Ｖ交流 电，此类台
该 台 灯 可 通 过 数 码 管 显 示 计 时 时 间 ， 系 统 的 工 作 模 式 以
近 视 的 目的 。
目前，第三类智能台灯功能完善，智能化高，但 市面上
的价格 一般比较高，制约 了智能台灯的推广 与发展。 基于以
上 的背 景，本文设计了一种 以 ＳＴＣ８９Ｃ５１单片机为控制核心 ，
图 ｌ 系统 硬 件 结 构 框 图
以人体 红外辐 射 （波长 为 ９．５Ｎｍ）传感 器控 制 电路 的智 能
正常 ，完成了预期 的目标。 当人体在 台灯 的感应范围内时， 台灯 自动感应 环境光 线， 自动调 节 ＬＥＤ发光 亮度 ，自动 感
由 于 系 统 具 有 两 种 工 作 模 式 ，所 以 对 系 统 的 测 试 必 须 对 应开灯 ；当使用者的身体太靠近桌面 时，台灯 自动 感应 ，提
置 为手 动模 式，在 系统上 电后 ，按下 开关 ，ＬＥＤ灯 点亮 ， 光强变化而变化，可以手动按下调节亮度按键来调节灯光亮
通过按键 可以使灯 的亮度发 生改变，则手动模式能够正常使 度。本设计还有学 习时间计时的功 能，可手动 设置学习时间 ，
用 ，测试成功。
当时间到时，台灯报 警，提醒学习时间到了该休息了 ，此时
４０ ｆ电子制作 ２０１７年１月
电位即可 ；（３）ＬＥＤ灯的 亮度变 化是 通过 ｐｗｍ 调光 技术。 蜂鸣器 响，测 试成 功。
根 据 以上 分 析 ，设 计 了 系统 软 件 流 程 图 ， 如 图 ２所 示 。
在上述对 系统 的手动和 自动模式的测试中 ，系统的工作
３．系统 实现 与结论
耗能较大 ，一般采用手动操作 ，经常因为忘记关灯造成电能 调光 技术 自动调 节，软件 设计 为 Ｃ语言编 程 ，综 合实现 了
的浪费。第二代台灯为了解决频闪效应以及耗电量问题 ，选 全部控制功能 ，如图 ｌ所示 为系统总体硬件结构框图。
用 ＬＥＤ作为光源，有着光效高、工 作电压低 、能耗低、无辐射、